{"id":35583,"date":"2019-10-31T22:05:11","date_gmt":"2019-10-31T19:05:11","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego\/"},"modified":"2019-10-31T22:05:11","modified_gmt":"2019-10-31T19:05:11","slug":"kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pt\/blog\/news\/kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego","title":{"rendered":"Como ser\u00e3o os sistemas computacionais do futuro.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Falamos sobre o que pode surgir nos data centers e n\u00e3o s\u00f3.<\/h4>\n

\n\"Como<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e jesse orrico<\/a><\/noindex> Unsplash<\/i><\/p>\n

Acredita-se que os transistores de sil\u00edcio est\u00e3o se aproximando de seu limite tecnol\u00f3gico. Na \u00faltima vez, n\u00f3s falamos<\/a><\/noindex> falamos sobre materiais que podem substituir o sil\u00edcio e discutiram<\/a><\/noindex> abordagens alternativas para o desenvolvimento de transistores. Hoje, discutimos conceitos que podem transformar os princ\u00edpios de funcionamento dos sistemas computacionais tradicionais: m\u00e1quinas qu\u00e2nticas, chips neurom\u00f3rficos e computadores baseados em DNA.<\/b>.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Computadores de DNA<\/h2>\n

\n\u00c9 um sistema que utiliza as capacidades computacionais das mol\u00e9culas de DNA. As cadeias de DNA s\u00e3o compostas por quatro bases nitrogenadas: citosina, adenina, guanina e timina. Ao lig\u00e1-las em uma sequ\u00eancia espec\u00edfica, \u00e9 poss\u00edvel codificar informa\u00e7\u00f5es. Para alterar os dados, utiliza-se enzimas especiais que, por meio de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, montam as cadeias de DNA, al\u00e9m de cort\u00e1-las e encurt\u00e1-las. Essas rea\u00e7\u00f5es podem ocorrer em v\u00e1rias partes da mol\u00e9cula simultaneamente, permitindo c\u00e1lculos paralelos.<\/p>\n

O primeiro computador baseado em DNA foi apresentado em 1994. O professor de biologia molecular e ci\u00eancia da computa\u00e7\u00e3o Leonard Adleman<\/a><\/noindex> (Leonard Adleman) usou v\u00e1rios tubos de ensaio com bilh\u00f5es de mol\u00e9culas de DNA para tentar resolver o problema do caixeiro viajante<\/a><\/noindex> para um grafo com sete v\u00e9rtices. Seus v\u00e9rtices e arestas foram representados por fragmentos de DNA com vinte bases nitrogenadas, e ent\u00e3o ele aplicou o m\u00e9todo da rea\u00e7\u00e3o em cadeia da polimerase<\/a><\/noindex> (PCR).<\/p>\n

A desvantagem do computador de Adleman era sua 'focaliza\u00e7\u00e3o'. Ele estava projetado para resolver uma \u00fanica tarefa e n\u00e3o poderia realizar outras. Desde ent\u00e3o, a situa\u00e7\u00e3o mudou \u2014 no final de mar\u00e7o, cientistas da Universidade de Maynooth e do Instituto de Tecnologia da Calif\u00f3rnia apresentaram<\/a><\/noindex> desenvolveram um computador cujos dados s\u00e3o carregados na forma de sequ\u00eancias de DNA e podem ser reprogramados.<\/p>\n

O sistema \u00e9 capaz de abrir caminho para um novo tipo de sistemas computacionais, mas ainda \u00e9 necess\u00e1rio resolver o problema da lentid\u00e3o na entrada e sa\u00edda de dados (o processo de sequenciamento<\/a><\/noindex> \u00e9 bastante caro e leva um tempo consider\u00e1vel).<\/p><\/blockquote>\n

\nApesar das dificuldades, os especialistas dizem<\/a><\/noindex>, que no futuro computadores qu\u00e2nticos do tamanho de desktops modernos superar\u00e3o os supercomputadores em desempenho. Eles poder\u00e3o ser utilizados em data centers que processam grandes volumes de dados.<\/p>\n

Processadores neurom\u00f3rficos<\/h2>\n

\nO termo \"neurom\u00f3rfico\" indica que a arquitetura do chip \u00e9 baseada nos princ\u00edpios de funcionamento do c\u00e9rebro humano. Esses processadores emulam o funcionamento de milh\u00f5es de neur\u00f4nios com ramifica\u00e7\u00f5es chamadas ax\u00f4nios e dendritos. Os primeiros s\u00e3o respons\u00e1veis pela transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es, enquanto os segundos s\u00e3o respons\u00e1veis pela sua percep\u00e7\u00e3o. Os neur\u00f4nios est\u00e3o interconectados atrav\u00e9s de sinapses \u2014 contatos especiais pelos quais os sinais el\u00e9tricos (impulsos nervosos) s\u00e3o transmitidos.<\/p>\n

A ideia de criar sistemas neurom\u00f3rficos surgiu pela primeira vez ainda na d\u00e9cada de 1990<\/a><\/noindex>. Mas foi a partir dos anos 2000 que as pesquisas nessa \u00e1rea ganharam mais seriedade. Especialistas da IBM Research lan\u00e7aram<\/a><\/noindex> projetaram o SyNAPSE, com o objetivo de desenvolver um computador com uma arquitetura diferente da arquitetura de von Neumann. Dentro desse projeto, a empresa projetou o chip TrueNorth<\/a><\/noindex>. Ele emula o funcionamento de um milh\u00e3o de neur\u00f4nios e 256 milh\u00f5es de sinapses.<\/p>\n

Os processadores neurom\u00f3rficos est\u00e3o sendo desenvolvidos n\u00e3o apenas na IBM. A Intel, desde 2017, est\u00e1 desenvolvendo<\/a><\/noindex> o chip Loihi. Ele cont\u00e9m 130 mil neur\u00f4nios artificiais e 130 milh\u00f5es de sinapses. H\u00e1 um ano, a empresa concluiu<\/a><\/noindex> o desenvolvimento do prot\u00f3tipo com tecnologia de 14 nm.<\/p>\n

Dispositivos neurom\u00f3rficos permitem acelerar o treinamento de redes neurais. Esses chips, ao contr\u00e1rio dos processadores cl\u00e1ssicos, n\u00e3o precisam acessar registros ou mem\u00f3ria regularmente em busca de dados. Todas as informa\u00e7\u00f5es s\u00e3o armazenadas constantemente nos neur\u00f4nios artificiais. Essa caracter\u00edstica permitir\u00e1 o treinamento de redes neurais localmente (sem a necessidade de conex\u00e3o a um armazenamento com um conjunto de dados de teste).<\/p>\n

Espera-se que os processadores neurom\u00f3rficos encontrem aplica\u00e7\u00e3o em smartphones e dispositivos de Internet das Coisas. Mas, por enquanto, n\u00e3o se pode falar sobre uma implanta\u00e7\u00e3o em larga escala da tecnologia em dispositivos de consumo.<\/p><\/blockquote>\n

<\/p>\n

M\u00e1quinas qu\u00e2nticas<\/h2>\n

\nA base dos computadores qu\u00e2nticos s\u00e3o os qubits. O seu funcionamento baseia-se nos princ\u00edpios da f\u00edsica qu\u00e2ntica \u2014 entrela\u00e7amento e superposi\u00e7\u00e3o. A superposi\u00e7\u00e3o permite que um qubit esteja em um estado de zero e um ao mesmo tempo. O entrela\u00e7amento \u00e9 um fen\u00f4meno em que o estado de v\u00e1rios qubits se torna interconectado. Essa abordagem permite realizar opera\u00e7\u00f5es com zero e um simultaneamente.<\/p>\n

\"Como
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Research<\/a><\/noindex> CC BY-NA<\/i><\/p>\n

Como resultado \u2014 os computadores qu\u00e2nticos resolvem uma s\u00e9rie de problemas muito mais rapidamente do que os sistemas tradicionais. Exemplos podem ser<\/a><\/noindex> a constru\u00e7\u00e3o de modelos matem\u00e1ticos nas \u00e1reas financeira, qu\u00edmica e m\u00e9dica, bem como opera\u00e7\u00f5es criptogr\u00e1ficas.<\/p><\/blockquote>\n

\nAtualmente, o desenvolvimento da computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica \u00e9 feito por um n\u00famero relativamente pequeno de empresas. Entre elas, destaca-se a IBM com o seu computador qu\u00e2ntico de 50 qubits,<\/a><\/noindex> a Intel com 49 qubits,<\/a><\/noindex> e a InoQ, que est\u00e1 testando um dispositivo de 79 qubits.<\/a><\/noindex>Tamb\u00e9m atuam nessa \u00e1rea Google<\/a><\/noindex>, a Rigetti,<\/a><\/noindex> e D-Wave.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ainda \u00e9 cedo para falar sobre a implementa\u00e7\u00e3o em massa de computadores qu\u00e2nticos. Mesmo desconsiderando o alto custo dos aparelhos, eles t\u00eam s\u00e9rias limita\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas.<\/p>\n

Em particular, as m\u00e1quinas qu\u00e2nticas operam a temperaturas pr\u00f3ximas do zero absoluto.<\/a><\/noindex>Por isso, esses aparelhos s\u00e3o instalados apenas em laborat\u00f3rios especializados. Essa \u00e9 uma medida necess\u00e1ria para proteger os fr\u00e1gil qubits, que podem manter a superposi\u00e7\u00e3o por apenas alguns segundos (quaisquer flutua\u00e7\u00f5es de temperatura levam \u00e0 sua decoer\u00eancia).<\/a><\/noindex>).<\/p>\n

Embora no in\u00edcio do ano a IBM tenha anunciado um apresentaram<\/a><\/noindex> computador qu\u00e2ntico capaz de operar fora do laborat\u00f3rio em um ambiente rigidamente controlado \u2014 por exemplo, em data centers locais de empresas. Mas o equipamento ainda n\u00e3o pode ser comprado, s\u00f3 \u00e9 poss\u00edvel alugar sua capacidade atrav\u00e9s da plataforma em nuvem. A empresa promete que no futuro qualquer pessoa poder\u00e1 adquirir esse computador, mas n\u00e3o se sabe quando isso acontecer\u00e1.<\/p>\n

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